[发明专利]圆盘与平板弹塑性接触下测量界面剪切强度的方法及其装置

权利要求书

1.一种圆盘与平板弹塑性接触下测量界面剪切强度的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

A、圆盘静止，平板以速度u相对于圆盘作滑动，滑滚比为2，无量纲滚动速度uη_a/(2E′R)应满足1.0E-11≤uη_a/(2E′R)≤1.0E-9，其中η_a是大气压下润滑油粘度，E′是圆盘和平板的综合杨氏弹性模量，R是圆盘半径； 

B、往线接触区供应被测润滑油，使线接触区形成流体动压润滑，在圆盘和平板间施加载荷，使线接触最大赫兹接触压力大于0.4GPa，而使无量纲载荷w/(E′R)满足2.574(HRD2/E′)²＜w/(E′R)＜43.751(HRD2/E′)²和w/(E′R)＜2.574(HRD1/E′)²，其中，w为载荷线密度即单位接触长度上的载荷，E′是圆盘和平板的综合杨氏弹性模量，HRD1为平板接触表面硬度，HRD2为圆盘接触表面硬度； 

C、分别测出两次加载下的圆盘接触表面或平板接触表面上的摩擦系数值，求解关于接触表面摩擦系数的两元一次方程组即可得到τ_s0和α_s值，具体如下： 

所述步骤C中圆盘接触表面摩擦系数和平板接触表面摩擦系数均为： 

其中，W_ec＝2.574(HRD2/E′)²，W_pc＝43.751(HRD2/E′)²，k_pc＝W_pcE′/(2HRD2)，φ(W)＝(k_pc-k_ec)(1-W_ec/W)/(W_pc-W_ec)+k_ec/W，视所测摩擦系数所属的接触表面，τ_s0和α_s分别为大气压下该接触表面-润滑油界面剪切强度和该接触表面-润滑油界面剪切强度-润滑油压力比例系数； 

设有两次满足要求的加载w₁和w₂，其对应的无量纲载荷分别为W₁＝w₁/(E′R)和W₂＝w₂/(E′R)，测得这两次加载下圆盘接触表面摩擦系数或平板接触表面摩擦系数分别为f₁和f₂，则可得下面联立方程组： 

解以上联立方程组，得： 

其中，τ_s0和α_s分别为大气压下该接触表面-润滑油界面剪切强度和该接触表面-润滑油界面剪切强度-润滑油压力比例系数；E′是圆盘和平板的综合杨氏弹性模量。 

2.根据权利要求1所述的圆盘与平板弹塑性接触下测量界面剪切强度的方法，其特征在于： 

所述步骤C之后还包括多次加载进行测量，解得若干组τ_s0和α_s值，分别求得这些组的τ_s0和α_s平均值，求得的τ_s0和α_s平均值分别取作τ_s0和α_s的最终测量结果。 

3.一种实施权利要求1所述的圆盘与平板弹塑性接触下测量界面剪切强度的方法的装置，包括若干传感器，其特征在于，还包括：一圆盘和一平板； 

所述圆盘与平板相互垂直，圆盘静止，圆盘和平板间形成高副线接触， 平板以一定速度u相对于圆盘作滑动，滑滚比为2； 

所述平板接触表面硬度HRD1大于圆盘接触表面硬度HRD2，圆盘接触表面和平板接触表面粗糙度R_a值均不大于0.1μm； 

往线接触区供应被测润滑油，使线接触区形成流体动压润滑。 

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在圆盘和平板间施加载荷，最大赫兹接触压力大于0.4GPa。 

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述圆盘半径R应满足2mm≤R≤50mm。 

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述圆盘轴向厚度h与圆盘半径R的比值应满足：当2mm≤R≤5mm时，1.5≤h/R≤2.0；当5mm≤R≤15mm时，1.0≤h/R≤1.5；当15mm≤R≤50mm时，0.5≤h/R≤1.0。